Optimización de la etapa de calentamiento en el método de ensayo de doblado y desdoblado
Helguero, H.; Paredes, A.; Ruiz, E.; Torres, P.; Zarra, D.
Centro de Investigación y Desarrollo en Mecánica (CEMEC)
1.-INTRODUCCIÓN
Para evaluar la ductilidad en barras de acero conformadas según norma IRAM-IAS U 500-528[1], se emplea el ensayo de doblado y desdoblado. Entre ambas operaciones la probeta es sometida a un calentamiento.
En el presente trabajo se llevó a cabo una comparación de microestructura y dureza entre probetas expuestas al método de calentamiento descripto por la norma IRAM-IAS U 500-91[2], probetas expuestas a otro método de calentamiento y probetas sin exposición a calentamiento alguno.
2.-MATERALES Y METODOS
Los materiales empleados en este trabajo fueron barras de acero conformadas para hormigón armado correspondientes a 5 diámetros diferentes en el intervalo de 6 a 32mm. Las muestras pertenecen a cinco empresas siderúrgicas diferentes.
En la Tabla I se muestra el listado de composición de fósforo y azufre.
Tabla I: Composición química de fósforo y azufre de las barras (% en peso)
Diámetro 6 8 16 25 32
P 0.025 0.022 0.035 0.021 0.032
S 0.020 0.019 0.011 0.020 0.034
De cada muestra se realizaron tres (3) probetas, denominadas A, B, C. Cada una con una longitud aproximada de 200mm.
La masa de las probetas expuestas a calentamiento está descripta en la Tabla II
Tabla II: Masa por metro de las muestras (kg/m)
∅ 6 mm ∅ 8 mm ∅ 16 mm ∅ 25 mm ∅ 32 mm
Muestra A 0.0222 0.0395 0.158 0.386 0.632
Muestra B Muestra C
0.0222 0.0221
0.0396 0.0395
0.158
0.158
0.385
0.385
0.632
0.631
Las probetas A recibieron el calentamiento siguiendo los lineamientos de la norma[2]. Dicho documento en su ítem 2.5.2.1. dice ”la probeta doblada se somete posteriormente a un calentamiento a la temperatura de 100°C durante 30 minutos”.
Las probetas B fueron introducidas en la estufa y los 30 minutos de permanencia se comenzaron a medir luego de que la probeta en su núcleo alcanzara los 100°C.
Las probetas C no recibieron ningún tipo de calentamiento.
Tanto en las probetas A como en las B se introdujo una termocupla tipo K para poder tener conocimiento de la temperatura en el núcleo de la probeta llevando a cabo una serie de mediciones cada 3 minutos para cada probeta por método de calentamiento.
Luego de realizar las mediciones de temperatura en las probetas A y B, se llevaron a cabo mediciones de dureza Rockwell B, comparando propiedades mecánicas entre las tres probetas.
Además se extrajeron probetas metalográficas de las mismas para poder determinar su microestructura y poder compararlas.
3.-RESULTADOS
3.1 Curvas de calentamiento En la figura 1 se observan las curvas de
calentamiento para probetas A de distintos diámetros.
4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002
1
100
80
60
40
t(min)
20 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Fig. 1: Curva de calentamiento para distintos diámetros de las probetas A expuestas a 100°C durante 30 minutos
Todo estos conceptos toman relevancia cuando la gama de diámetros incluidos en la norma[1] es tan amplio (6-32mm). Se puede demostrar que no todos los diámetros alcanzan la misma temperatura en su núcleo al cabo de 30 minutos. Una muestra de una barra de 6mm alcanza los 100°C a los 10 minutos mientras que una de ∅ 32mm al cabo de 30 minutos aún permanece su núcleo a 77°C. Ver figura 1
Para las probetas B vemos en la figura 2 que las mismas logran alcanzar los 100°C en su núcleo para diferentes tiempos y luego se las mantiene 30 minutos a dicha temperatura.
100 T(°C)
80
realizar diez mediciones radiales en la sección de la probeta. 3.3 Microestructura
Una vez realizadas las experiencias se extrajeron muestras metalográficas de la probeta A, B y C de ∅ 25mm. Fueron observadas al microscopio electrónico de barrido para conocer su microestructura y poder compararlas.
Fig. 3: Microestructura de la probeta B de ∅ 25 mm
En la figura 3 se observa la microestructura de la muestra C, no evidenciandose modificaciones para ninguna de las tres probetas evaluadas.
60
40
20 0
t(min)
9 18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108
Fig. 2: Curva de calentamiento de las probetas B expuestas durante 30 minutos a 100°C, luego de alcanzar dicha temperatura.
Las curvas relacionadas para el calentamiento dependen de la estufa o medio de calentamiento utilizado.
3.2 Propiedades mecánicas
Se midió dureza Rockwell B en la probeta B de ∅ 25mm. En la tabla III se presentan los valores medios correspondientes con su dispersión, para las probetas A, B y C.
4.-CONCLUSIONES Se demostró que el método de calen-
tamiento normalizado[2] no asegura que las probetas permanezcan a 100°C durante 30 minutos cuando se utilizan varios diámetros.
Las probetas que han permanecido a la temperatura requerida durante el tiempo requerido no evidenciaron diferencias ni en su microestructura ni en su dureza.
5.-REFERENCIAS
[1] IRAM-IAS U500-528, Barras de acero conformadas de dureza natural, para armadura en estructuras de hormigón, Diciembre de 1998, p.9, 14 y 17. [2] IRAM-IAS U500-91, Barras de acero conformadas y alambres de acero conformados para mallas, para hormigón armado. Método de ensayo de doblado y desdoblado, Julio de 1987, p.6.
Tabla III: Dureza Rockwell B (HRc)
Muestra A Muestra B Muestra C
Valor medio 98.58
98.66
98.93
Desvio Std. 0.89
1.24
0.83
Las mediciones de dureza no muestran diferencias en los valores medios luego de
Para mayor información contactarse con: Alberto Ariel Paredes – aparedes@inti.gov.ar
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4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002
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